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光催化

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在化学中,光催化是在催化剂的存在下光反应的加速。在催化光解中,光被吸附的底物吸收。在光生催化中,光催化活性(PCA)取决于催化剂产生电子-空穴对的能力,该电子-空穴对产生能够进行二级反应的自由基(例如,羟基自由基:•OH)。通过二氧化钛(TiO)电解水的发现,使其实际应用成为可能 2)。

光催化

光催化的应用

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  • 光催化水分解法将水转化为氢气化石燃料的使用正在引起大量的空气污染物,例如氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物。因此,使用阳光作为可再生能源变得越来越有趣。为了继续探索光催化的生产效率,研究最广泛的二氧化钛(TiO 2)的光催化氢生产效率受到限制,并进一步负载了不同量的氧化镍(NiO)。根据获得的结果,可以排除添加NiO导致显着利用光谱的可见部分的可能性。在紫外线范围内的有效光催化剂是基于掺杂有La并负载有助催化剂氧化镍的钽酸钠(NaTaO 3)。钽钽酸钠晶体的表面开有所谓的纳米台阶,这是掺杂镧的结果。边缘上存在促进氢气逸出的NiO颗粒,氧气从凹槽中逸出。
  • 在自洁玻璃中使用二氧化钛。TiO 2产生的自由基氧化有机物
  • 通过负载型二氧化钛光催化剂对水进行消毒,这是一种太阳能水消毒(SODIS)的形式。
  • 在自灭菌的光催化涂层中使用二氧化钛(用于食品接触表面以及微生物病原体通过间接接触扩散的其他环境)。
  • 使用涂覆有二氧化钛纳米颗粒的磁性颗粒氧化有机污染物,并在暴露于紫外线的情况下使用磁场进行搅拌。
  • 转化二氧化碳成气态烃使用的二氧化钛在水的存在下。作为紫外范围内的有效吸收剂,锐钛矿金红石相中的二氧化钛纳米粒子能够通过促进电子穿过带隙而产生激子。电子和空穴与周围的水蒸气反应产生羟基自由基和质子。目前,提出的反应机理通常建议由一氧化碳和二氧化碳产生高反应性的碳自由基,然后与光生质子反应以最终形成甲烷。尽管目前的基于二氧化钛的光催化剂的效率低,但是已经表明掺入基于碳的纳米结构碳纳米管金属纳米颗粒可以提高这些光催化剂的效率。
  • 对手术器械进行灭菌处理,并从敏感的电气光学组件中去除不需要的指纹
  • ePaint是锡和铜基防污船用涂​​料的一种毒性较小的替代品,可通过光催化产生过氧化氢。
  • 用于过滤膜的防污涂料,也可以用作分离层和光催化剂,用于降解受到关注的污染物。
  • 用TiO 2纳米颗粒分解原油:通过使用二氧化钛光催化剂和来自太阳的UV-A辐射,可以将原油中发现的碳氢化合物转化为H 2 O和CO 2。大量的氧气和紫外线辐射会增加模型有机物的降解。可以将这些颗粒放在漂浮的基材上,使其更易于回收和催化反应。这是很重要的,因为浮油浮在海洋的顶部,来自太阳的光子比海洋内部的深度更能瞄准表面。通过用环氧树脂粘合剂覆盖漂浮的基材(如木片),可以防止水渍和TiO 2颗粒会粘在基材上。随着更多的研究,该方法应适用于其他有机物。
  • 用光催化和吸附对水进行净化:可以通过用光活性催化剂浸渍吸附剂来解决地下水中有机污染物的去除和破坏。这些吸附剂吸引污染的有机原子/分子,如四氯乙烯给他们。浸渍在内部的光敏催化剂可加速有机物的降解。吸附剂在填充床中放置18小时,这将吸引并降解有机化合物。然后将用过的吸附剂放置在再生流体中,从而通过在吸附过程中使逆流的热水与水流逆流通过,从而基本上加快反应过程,从而去除所有仍附着的有机物。然后,再生液通过硅胶光催化剂的固定床,以除去并分解剩余的有机物。通过使用固定床反应器,吸附剂的再生可以帮助提高效率。
  • 在过去十年中已经引入了一些光敏催化剂,例如TiO 2和ZnO纳米棒。它们中的大多数由于其能带结构而只能在紫外线辐射下工作,因此最近几年引入了其他一些光催化来解决这一问题,例如石墨烯-ZnO纳米化合物。
  • 聚芳烃(PAHs)的分解。三乙胺(TEA)用于溶剂化和提取原油中发现的多芳烃(PAH)。通过溶解这些PAH,TEA可以吸引PAH自身。去除后,TiO 2浆料和紫外线可以光催化降解PAHs。回收率高达93–99%,这些方法已成为一种创新想法,可以针对实际环境最终确定。该程序证明了开发光催化剂的能力,该光催化剂可以在环境压力,环境温度下以较低的成本进行。

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